塑料饭盒盒盖注塑工艺分析及模具设计Word下载.doc
《塑料饭盒盒盖注塑工艺分析及模具设计Word下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料饭盒盒盖注塑工艺分析及模具设计Word下载.doc（30页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
3V,31.5cm通过计算塑件的体积:
式（1.1）塑
V，，gM,,塑件的重量:
=30式（1.2）塑塑
式中:
—塑料密度。
4
塑件颜色:
绿色、橘黄色、白色等。
（1）塑件材料特性:
聚乙烯塑料的产量为塑料工业之冠，其中以高压聚乙烯产量最大。
聚乙烯树脂为无毒、无味，呈白色或乳白色，柔软、半透明的大理石状粒料，密度为0.91~0.96g/cm为结晶型塑料。
聚乙烯按聚合时所采用的压力的不同，可分为高压、中压和低压聚乙烯高压聚乙烯的分子结构不是单纯的线型，而是带有许多支链的树枝状分子。
因此它的结晶度不高（60%,70%），密度较低，相对分子质量较小，常成为低密度聚乙烯。
它的耐热性、硬度、机械强度等都较低。
但是它的介电性能好，具有较好的柔软性、耐冲性及透明性，成形加工性能也较好，中、低压聚乙烯的分子结构是支链很少的线型分子，其相对分子质量、结晶度较高（高达87%,95%），密度大，相对分子质量大，常称为高密度聚乙烯。
它的耐热性、硬度、机械强度等都较高，但柔软性、耐冲性及透明性、成形加工性能都较差。
聚乙烯的吸水性极小，且介电性能与温度、湿度无关。
因此，聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料，在介电性能上只有聚苯乙烯、聚异丁烯及聚四氟乙烯与之相比。
（2）主要用途:
低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮;
中压聚乙烯最适宜的成形方法有高速吹塑成形，可制造瓶类、包装用的薄膜以及各种注射成形制品，也可用在电信电缆上面;
高压聚乙烯常用于制造塑料薄膜（理想的包装材料）、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电缆外衣等。
（3）成形特点:
成形收缩率范围及收缩值，方向性明显，容易变形、翘曲。
应控制模温，保持冷却均匀、温定;
流动性好且对压力变化敏感;
宜用高压注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分;
冷却速度慢，因此必须充分冷却，模具应设有冷却系统;
质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模。
1.1.2塑件要求:
聚乙烯不含或含有少量增塑剂，它的机械强度高，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能、对酸碱的抵抗能力极强，化学稳定性好，价格低廉，但成形比较困难，耐热性不高。
（2）塑件材料成形性能:
5
它的流动性差，过热时极易分解，所以必须加入稳定剂和润滑剂并严格控制成形温度及溶料的滞留时间。
成形温度范围小，必须严格控制料温，模具应有冷却装置;
采用带预塑化装置的螺杆式注射机。
模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大，不得有死角滞料。
1.2塑件成形工艺参数确定
查文献[2]表的成形工艺参数得:
密度:
0.94~0.96g/cm
收缩率:
1%~3.6%
预热温度:
10~80预热时间为1-2h
料筒温度:
中段—前段170~200
后段140~160
喷嘴温度:
230~240
模具温度:
60~70
注射压力:
60~100Mpa
成形时间:
注射时间15—60s
保压时间0—3s
冷却时间15—60s
成型周期40—130s
设计时应考虑的问题:
（1）合理使用稳定剂、润滑剂等各种添加剂改善树脂工艺性能和制品使用性能，成形前进行预热。
（2）流道和浇口的设计应考虑尽量减少阻力。
（3）采用不锈钢制做型腔或采用镀铬进行型腔表面耐腐蚀处理。
6
2模具基本结构及模架选择
2.1模具的基本结构
2.1.1确定成形方法
塑件采用注射成形法生产。
该产品设计为大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。
2.1.2型腔布置
据设计需要可知，由于该塑件形状较简单，质量较小，需要大批量生产，浇口形式采用点浇口进料，这样模具尺寸较小，制造加工方便，利于充满型腔，塑件质量高，生产效率高，塑件成本低。
型腔的排列根据模具的形状及尺寸排列，其排列方法如下图2.1所示:
图2.1型腔的排列图
2.1.3确定分型面
7
为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要,将模具型腔适当地分成两个或更多部分,这些可以分离的接触表面,通称为分型面。
分型面的基本形式
或定模）内成型
（1）制件全部在上模（
（2）制件全部在下模（或动模）内成型
（3）制件同时在上、下模内成型
一副模具根据需要可能有一个或两个以上分型面.分型面可以是垂直于合模方向或倾斜于合模方向，也可能是平行于合模方向。
分型面的形状很多，可以是平面，斜面，阶梯面，也可以是曲面。
分型面应尽量选择平面形状，但为了适应塑件成型的需要和便于塑件脱模，也可以采用后三种分型面。
后三种分型面虽然加工困难，但型腔加工却比较容易。
根据需要和工艺要求本模具采用平面。
分型面选择的一般原则:
〈1〉分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处。
〈2〉分型面的选取应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱模。
〈3〉分型面的选取应有利于浇注系统和浇口的合理安排。
〈4〉推杆的痕迹不露在塑件的外观上。
〈5〉使塑件易于脱模。
〈6〉满足塑件的外观要求，保证塑件的精度要求。
〈7〉便于模具制造。
〈8〉减小成型面积。
〈9〉增强排气效果。
分型面设计:
分型面溢料是热固性塑料注射模的突出问题。
因此要求减接触面积，增加接触压力，以改善塑料溢边问题。
型腔周围外部的平面凹0.5—1.0mm。
分型面上不允许有孔穴或凹坑，表面硬度在HRC30以上。
排气槽设计:
热固性塑料在固化时会放出大量的气体物质，易阻塞缝隙，所以必须开设专用排气槽。
排气槽深度为0.1—0.3mm，宽5—10mm，距型腔6mm以外可加深到8mm。
当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。
如果气体不能顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝式表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化，为此设置排气槽是很有必要的，通常排气槽设计有多种方式，通过对模具型腔的研究，采用利用配合间隙排气的方式为最优，因为
8
在分型面与模板间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03。
2.1.4浇注系统选择
浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀，迅速地输入型腔，使型腔内气体及时排出，并且将注射压力传递到型腔的各个部分，从而得到组织紧密的制品。
模具浇注系统应尽量粗短。
流道设计:
分为主流道，分流道，冷料井的设计。
主流道采用浇口套。
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。
分流道截面形状采用U形且平衡分布，因为U形分流道热量损失较小，易加工，效率较高且可保证各型腔均衡进料，从而保证塑件质量。
主流道的设计:
主流道为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。
因喷嘴外形为球面，所以主浇流道小孔端的外形应为一凹球面。
为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径
mm略大2-3。
表2-1国产注射机的喷嘴的球面半径
Xs-z-30Xs-z-60G54-SXS-ZY-250XS-ZY-1000XS-ZY-2000
型号Xs-30Xs-Zy-60200/400-300-4000
-12-500-7000
-25
0
孔径23-543、5、6、87、7.57-13
球半径1218181835
12
主流道的各部分尺寸关系如下图2.2:
9
图2.2主流道尺寸图
浇口设计:
浇口截面宜大，不得有死角滞料点浇口四点进料。
浇口的作用是使料流加速，并控制衬料时间，控制料流状态。
常用的截面形状有圆形和矩形两种。
流口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。
因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。
浇口位置的选择:
尽量缩短流动距离，保证熔料能迅速地充满型腔。
浇口开在塑件壁厚处，且应减少熔痕;
有利于型腔气体的排出。
所以，塑件的浇口选择在塑件的壁厚处，由于大塑件所填充塑料多，这样可以提高充模速度。
浇注系统的平衡:
分为分流道平衡和浇口平衡。
分流道平衡:
分流道的截面形状有:
圆形、梯形、u形、半圆形、矩形;
分流道的长
a度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失;
分流道的表面粗糙度为R<
1.6m;
其截面形状和特征比较如下表2-2。
表2-2分流道截面形状和特征
截面形状特征
热量损失加工性能流动阻力效果
圆形小较难小最佳
梯形较小易较小良
通过以上两截面形状的对比，显然圆形截面形状效果最佳，但其加工较难，为此选用梯形截面形状。
10
济源职业技术学院毕业设计浇注系统断面尺寸设计:
图2.3浇注系统断面尺寸主流道断面尺寸:
塑件采用点浇口成形，其浇注系统如图2.3所示。
点浇口直径
3.1,9.5mm
点浇口的尺寸如下:
最大不超过d,0.5~1.5mm2mm
常取L,0.5~2mm1.0~1.5mm
L0,0.5~1.5mmL1,.0~1.5mm
,60~120a,6~35
点浇口的直径也可以用经验公式计算
24查文献[10]得D=式（2.1）（0.14,0.20）,A式中D——点浇口的直径，mm
——塑件在浇口处的壁厚,
A——型腔表面积
表2-3列出了不同塑件按塑件平均壁厚确定的点浇口直径尺寸，点浇口直径
可查下表;
表2-3点浇口直径
壁厚
1.5~3<
1.5>
塑料种类
0.5-0.70.6-0.90.8-1.2PS、PE
11
<
1>
主流道、主流道衬套及定位环的设计
主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造，热处理后硬度为50—55HRC。
主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用H9/m9的过渡配合。
由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。
主流道衬套与定位环的尺寸如下表2-4:
表2-4主流道衬套与定位环的尺寸
16202530
d注射机喷嘴直径+（0.5,1）
D与注射机定位孔间隙配合
SR注射机喷嘴球面半径+（1,2）
2.2脱模机构设计
推出机构的组成:
第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件;
第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等;
第三部分是用作推出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。
推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观;
推力的分布依脱模阻力的大小合理安排;
推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生误动作，和模时要正确复位。
推模力的计算要将塑件从模腔中推出必须克服推出所遇到的阻力，因此塑件脱模时必须有一个足够大的脱模力，脱模力可用下式计算:
，，F,APfcosa,cosa式（2.2）
式中F——脱模力，单位N
ɑ——型芯的脱模斜度，单位（。
）该模具为0
2,2A——塑件包容型芯的面积，单位为m该模具2.47，10
F——塑件对钢的摩擦系数，通常取为0.1,0.3取0.2
7P,1.0，10paP——塑件对型芯的单位面积上的包紧力，模外
275故F,2.47，10，1.0，10，0.8,1.98，10N
由于塑件的材料工艺性能好，而且盆壁较厚形状不易变形，所以采用推杆推出机构即可。
塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。
2.3导向机构的设计
图2.4模具的导柱和导套的配合形式及设计尺寸图
当动定模合拢后就构成了型腔，为了保证动定模合拢时的导向机构——合模导向机构。
合模导向机构在模具中的作用:
一、定位作用，模具每次合拢时，都有一个唯一的准确方位，从而保证型腔的正确形状。
二、导向作用，引导动定模正确闭合，避免凸模式型芯先进入型腔而损坏。
三、承受一定的侧压力，在成行过程中承受单向侧压力。
导向机构主要由导柱和导套组成。
2.4模具结构形式
单分型面注射模也称二板式注射模，它是注射模中最为简单的一种形式。
这种模具只有一个分型面，根据模具需要即可以设计成单型腔注射模也可以设计成多型腔注射模，应用十分广泛，但许多塑料制品要求外观平整、光滑、不允许有较大的浇口痕迹。
根据所设计产品的特点，单分型面注射面中介绍的各种浇口形式不能满足制品的要求，因此采用双分型面注射模。
2.5选择成形设备
根据塑料制品的体积或重量查文献[5]的表5-2或查有关手册选定注塑机型号。
选用
13
济源职业技术学院毕业设计XS-ZY-125型卧式注射机，其性能参数如下:
3额定注射量:
125cm
螺杆（注射）直径:
42mm
120Mpa
注射行程:
115mm
注射方式:
螺杆式
锁模力:
900KN
2最大成形面积:
900cm
2最大注射面积:
320cm
最大开模行程:
300mm
模具最大厚度:
模具最小厚度:
200mm
拉杆间距:
260，290mm
喷嘴直径:
4mm
喷嘴圆弧半径:
12mm
顶出形式:
两侧设有顶杆,机械顶出
mm，mm428，458动、定模固定板尺寸/:
合模方式:
液压—机械
（L/min）液压泵流量/:
100、12
液压泵压力/:
6.5MPa
mm，mm，mm机器外形尺寸:
3340/，750，1550
2.6选择模架2.6.1模架结构
我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个;
另外还制订了塑料注射模具的标准
模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）两种。
《中小型模架》标准中规定，模架的周界尺寸范围为:
?
560mmx900mm，并规定模架的形
式为品种型号，即基本型，A1、A2、A3和A4四个品种。
14
表（2-5）四种模架的组成、功能及用途如
型号组成、功能及用途
定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构
A1型
组成模架，适用于立式和卧式注射机。
动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于
A2型立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，
也可用于斜滑块侧向分型的模具
定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了
A3型一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注
射机。
动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，
A4型
用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。
根据以上四种模架的组成，功能及用途，结合本制件的尺寸结构等，本次模具的设计，
故选用A3模架。
取得标准模架的周界尺寸为315×
Lmm。
L=315mm
模A架结构如图
15
基准面
图2.5模架图
2.6.2模架安装尺寸校核
模具外形尺寸为长:
400mm，宽315mm，高315mm，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。
16
3注射机工艺参数的校核
3.1最大注射量校核
注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及流口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量80%，所以，选用的注塑机最大注塑量应:
0.8V机?
V塑件式（3.1）
3式中V机——注塑机的最大注塑量:
单位。
cm
3V塑件——注塑机的体积，单位。
3该产品:
V塑件=68.75cm
V机?
V塑件式（3.2）
3=125cm
3确定的注塑机注塑量为:
。
所以，满足要求。
3.2锁模力校核
F锁机,P模A式（3.3）
P模——熔融型料在型腔内的压力（20~40）MPa
2A——塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和:
计算为24700mm
F锁机——注塑机的额定锁模力
故F锁机,P模A,20，24700,494KN
所以选定的注塑机为:
满足条件500KN
3.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核
即模具长x宽,拉杆间距
模具的长宽为,注塑机拉杆间距190，130260，290
3.4模具闭合高度校核
模具实际厚度:
H模,300mm
注塑机最小闭合厚度H最小,200mm
即H模,H最小故满足要求
3.5注开模行程的校核
我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行
17
济源职业技术学院毕业设计应满足下式:
S机-（H模-H最小）,H1+H2+（5~10）mm
，，因为S机-（H模-H最小）,300,312,200
188mm
H1+H2+（5~10）,35，125，10,170mm式中H——推出距离单位mm1
H——包括注射系统在内的塑件高度单位mm2
S——注射机最大开模行程机
故满足要求。
18
4模具结构尺寸的设计计算
4.1模具结构设计计算
为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，用较低的尺寸精度，查表4-1得:
表4-1塑件公差数值（SJ1372—78）
精度等级
公称尺寸
12345678
/mm
公差数值/mm
180~2000.370.500.741.001.501.003.00
塑件精度等级与塑料品种有关，根据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种查手册如下表4-2:
表4-2塑件精度等级
建议采用精度等级
塑料品种
高精度一般精度低精度
聚乙烯678
由塑件的工作环境知道工件的精度要求较高，所以精度等级选择高精度，由以上两表可得，其公差数值为1.00mm。
4.1.1型腔结构
根据设计需要和生产效率的要求可知，为满足塑件的使用要求，在同一次的注射成型中，一次成型大塑件的个数为一个，也就是采用一模一腔的生产方式。
型腔的布置根据模具的形状及尺寸布置。
19
图4.1.型腔布置方式
4.2模具成形尺寸设计计算
在设计当中，取PE的成型收缩率为2%，塑件未注公差按照SJ1372中6级精度公差值选取。
根据工具书查公差数值表4-3:
表4-3公差数值
精度等级
基本尺寸/mm12345678
公差数值/mm
--30.040.060.080.120.160.240.320.46
3—60.050.070.080.140.180.280.360.56
6--100.060.080.100.160.200.320.400.64
10--140.070.090.120.180.220.360.440.72
14--180.080.100.120.200.240.400.480.80
18--240.090.110.140.220.280.440.560.56
24--300.100.120.160.240.320.480.640.96
20
济源职业技术学院毕业设计30--400.110.130.180.260.360.520.721.00
160-180-0.340.460.680.921.361.842.70
180-200-0.370.500.741.001.502.003.00
4.2.1型腔有关尺寸
凹模工作尺寸计算:
，,D,[D（1，S）,3/4,]径向尺寸:
式（
升级会员 